Gasturbinenanlage mit Erzeugung der Nutzleistung und der Verdichterleistung
in getrennten Maschinensätzen Die Erfindung geht von einer Gasturbinenanlage aus,
in der Nutzleistung und Verdichterleistung in getrennten Maschinensätzen erzeugt
werden, wobei für die Deckung der Verdichterleistung eine eigene Energiequelle vorgesehen
ist. Nach einem früheren Vorschlag ist für diesen Zweck ein besonderer Heißluftkreislauf
vorgesehen. Dieser Anlagenaufbau wird geiitäß der Erfindung dahin abgeändert, daß
zur Erzeugung der Verdichterleistung eine Hochdruckdampfkraftanlage vorgesehen ist,
die insbesondere nach dem Gleitdruckverfahren arbeitet.Gas turbine plant with generation of the useful power and the compressor power
in separate machine sets The invention is based on a gas turbine plant,
generated in the useful power and compressor power in separate machine sets
are provided, with a dedicated energy source to cover the compressor output
is. According to an earlier proposal, a special hot air circuit is available for this purpose
intended. This system structure is modified according to the invention so that
a high-pressure steam power plant is provided to generate the compressor output,
which works in particular according to the sliding printing process.
Nutzleistungsturbine und Verdichterturbine arbeiten unter sehr wesentlich
voneinander abweichenden Betriebsbedingungen. Die Leistung der Nutzleistungsturbine
ist eindeutig bestimmt durch die Belastung der an sie angeschlossenen Kraftverbraucher;
ihre Drehzahl bleibt bei allen Betriebszuständen gleich. Anders die Verdichterturbine.
Ihre Leistung ändert sich nicht verhältnisgleich zu der der N utzleistungsturbine,
sondern ihre Leistungsabnahme ist bei Teillast wesentlich geringer als bei der Nutzleistungsturbine,
oder mit anderen Worten ausgedrückt, der Leistungsbedarf für die Verdichtung ist
bei Teillasten verhältnismäßig höher als bei der Nutzleistungsturbine. Außerdem
ergibt es sich aus der Eigenart des Verdichters, daß die Drehzahl der Verdichterturbine
nicht gleichgehalten werden kann, sondern mit der Belastung wechseln muß, da eine
Neuregelung bei gleichbleibender Drehzahl im allgemeinen nur mit erheblichen
Verlusten
möglich ist, welche die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellen. An sich
ist eine Heißluftanlage entsprechend dem bereits erwähnten älteren Vorschlag in
der Lage, den Betriebsbedingungen des Verdichtermaschinensatzes Genüge zu leisten.
Stellt man aber eine Hochdruckdampfkraftanlage vergleichsmäßig gegenüber, so sieht
man, daß diese gerade für den Fall der Gasturbinenanlage mit getrenntenMaschinensätzen
wesentlicheVorteile bietet, und zwar insbesondere hinsichtlich der schnellen Anpassung
des Verdichtermasehinensatzes an die jeweilige Belastung. Der neuzeitliche Hochdruckkessel
ist derart elastisch, daß er auch sehr schnellen Belastungsänderungen zu folgen
in der Lage ist. Besonders wirkt sich aber diese Eigenschaft des Kessels aus, wenn
er in Verbindung mit dem sogenannten Gleitdruckverfahren betrieben wird. Es ist
hierunter ein Verfahren zu verstehen, ' bei dem der Druck des erzeugten Dampfes
bei im wesentlichen gleichgehaltener Temperatur jeweils so eingeregelt wird, daß
das der Kraftmaschine zuströmende sekundliche Volumen des Dampfes im wesentlichen
konstant bleibt. Die theoretischeUntersuchung des Verfahrens zeigt, daß bei seiner
Anwendung ein fast ungeändert günstiger Wirkungsgrad über dem praktisch in Frage
kommenden Leistungsbereich erzielbar ist. DieseFolge desGleitdruckverfahrens ist
aber gerade für Gasturbinenanlagen von ausschlaggebender Bedeutung, denn diese Anlagen
sind in weit höherem Maße als bei Dampfkraftanlagen gegen Verluste empfindlich.
Macht doch z. B. nur i % Wirkungsgradverschlechterung beim Verdichter eine Wirkungsgradverringerung
der Anlage von rund 4 % aus. Man sieht also, daß die Einführung des Hochdruckdampfverfahrens
für den Verdichtermaschinensatz ein sehr vielversprechendes Mittel zur Erhöhung
des Wirkungsgrades einer Gasturbinenanlage ist.Power turbine and compressor turbine operate under very substantial
different operating conditions. The power of the power turbine
is clearly determined by the load on the power consumers connected to it;
their speed remains the same in all operating states. The compressor turbine is different.
Their output does not change in proportion to that of the power turbine,
rather, their decrease in power at part load is significantly lower than with the useful power turbine,
or in other words, is the power requirement for compression
relatively higher at partial loads than with the power turbine. aside from that
it follows from the nature of the compressor that the speed of the compressor turbine
cannot be kept the same, but has to change with the load, since one
New regulation with constant speed generally only with considerable
Losses
is possible, which call the profitability of the system into question. Per se
is a hot air system according to the older suggestion already mentioned in
able to meet the operating conditions of the compressor unit.
But if you compare a high-pressure steam power plant with one another, you can see
one that this is just for the case of the gas turbine plant with separate machine sets
offers significant advantages, particularly in terms of rapid adaptation
of the compressor mass ratio to the respective load. The modern high pressure boiler
is so elastic that it can also follow very rapid changes in load
be able to. But this property of the boiler has a particular effect when
it is operated in connection with the so-called sliding printing process. It is
This is to be understood as a process in which the pressure of the generated steam
is regulated at essentially the same temperature in each case that
is essentially the secondary volume of the steam flowing into the engine
remains constant. Theoretical investigation of the process shows that in his
Application an almost unchanged favorable efficiency over the practically in question
coming power range is achievable. This is a consequence of the sliding pressure process
but especially for gas turbine systems of crucial importance, because these systems
are much more sensitive to losses than in steam power plants.
Makes z. B. only i% deterioration in efficiency in the compressor a reduction in efficiency
of around 4%. So you can see that the introduction of the high pressure steam process
a very promising means of increasing the compressor unit
of the efficiency of a gas turbine system.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht
etwa schlechthin die Kupplung eines Gasturbinenprozesses und eines Dampfprozesses
betrifft. Vorschläge dieser Art sind verschiedentlich gemacht worden. Sie laufen
aber immer darauf hinaus, die Unterstufe der Krafterzeugung in einen Dampfprozeß
zu verlegen.It should be noted at this point that the invention is not
for example the coupling of a gas turbine process and a steam process
regards. Various proposals of this kind have been made. they run
but always aiming at the sub-stage of power generation in a steam process
relocate.
Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, bei
dem eine im geschlossenen Heißluftprozeß arbeitende Nutzleistungsturbine angenommen
ist. Es ändert sich jedoch grundsätzlich nichts an den Verhältnissen, wenn der Nutzleistungsprozeß
offen ist oder wenn er ein Gasprozeß ist. Die Brennstoffenergie wird im Brennraum
i umgesetzt und die hierfür frei werdende Wärmemenge in einem Oberflächenerhitzer
2 an die verdichtete Luftabgegeben. Die erhitzte Luft leistet in der Nutzleistungsturbine
3 zum Antrieb des Stromerzeugers 4 Arbeit, gibt den größten Teil ihrer Abwärme im
Rekuperator 5 ab und wird schließlich in einem Kühler 6 auf die niedrigste Temperatur
des Prozesses rückgekühlt. Hierauf wird sie vom Verdichter 7 angesaugt und über
den Rekuperator 5 wieder der Heizfläche 2 zugeleitet.The invention will be explained using an exemplary embodiment
which a power turbine working in the closed hot air process is assumed
is. In principle, however, nothing changes in the conditions when the useful output process
is open or if it is a gas process. The fuel energy is in the combustion chamber
i implemented and the amount of heat released for this in a surface heater
2 released to the compressed air. The heated air works in the power turbine
3 to drive the generator 4 work, emits most of its waste heat in the
Recuperator 5 and is finally in a cooler 6 to the lowest temperature
of the process is cooled down. Then it is sucked in by the compressor 7 and over
the recuperator 5 is fed back to the heating surface 2.
Zum Antrieb des Verdichters 7 dient eine Dampfturbine 8, deren Dampf
von einem Hochdruckdampferzeuger 9 geliefert wird. Die Kupplung des Verdichters
7, mit der. Turbine 8 ist durch den an den Achsen angeschriebenen Buchstaben b angedeutet.
Die Welle der Nutzleistungsturbine ist mit a bezeichnet, um die Trennung der beiden
Maschinensätze zum Ausdruck zu bringen. Der Abdampf der Turbine 8 wird an einem
Kondensator io niedergeschlagen, im Kondensatsammelbehälter i i gesammelt und über
die Pumpe 12 dem Dampferzeuger wieder zugeführt.A steam turbine 8 whose steam is used to drive the compressor 7
is supplied by a high pressure steam generator 9. The clutch of the compressor
7, with the. Turbine 8 is indicated by the letter b written on the axes.
The shaft of the power turbine is labeled a to indicate the separation of the two
Expressing machine sets. The exhaust steam of the turbine 8 is at a
Condenser io precipitated, collected in the condensate collecting tank i i and over
the pump 12 is fed back to the steam generator.
Der Dampferzeuger selbst arbeitet mit Druckfeuerung, und zwar ist
die Schaltung nach Patentschrift 627 514 dargestellt. Ein Teil der im Dampferzeuger
entwickelten Wärme wird über eine Oberfläche 13 an Luft abgegeben, die in der Turbine
14 entspannt wird. Mit dieser ist, wie durch den Buchstaben c an den Wellen angedeutet
ist, ein .Verdichter i5 gekuppelt, der die Arbeitsluft der Turbine 14 entsprechend
verdichtet. Die Luft wird in der Turbine 14 nicht so tief wie möglich entspannt,
sondern nur bis zu einem entsprechend hohen Zwischendruck und dann der Feuerungg
über die Leitung 16 als Brennluft zugeleitet.The steam generator itself works with pressure firing, namely is
the circuit according to patent specification 627 514 is shown. Part of the in the steam generator
Developed heat is given off via a surface 13 to the air in the turbine
14 is relaxed. With this, as indicated by the letter c on the shafts
is, a. Compressor i5 coupled, which the working air of the turbine 14 accordingly
condensed. The air is not expanded as deeply as possible in the turbine 14,
but only up to a correspondingly high intermediate pressure and then the Feuerungg
supplied via line 16 as combustion air.
Auch für den- Erhitzer i ist eine Druckfeuerung vorgesehen, und zwar
mit Aufladung der Brennkammer durch ein Gebläse 17, das durch eine Abgasturbine
18 angetrieben wird.Pressure firing is also provided for the heater i, namely
with charging of the combustion chamber by a fan 17, which is driven by an exhaust gas turbine
18 is driven.